Crédito de imagem: NASA
Estamos condenados. Um dia a Terra será uma cinza queimada orbitando uma estrela vermelha inchada.
Este é o destino final de qualquer planeta que vive perto de uma estrela da sequência principal como o nosso sol. As estrelas principais da sequência funcionam com hidrogênio e, quando esse combustível acaba, elas passam para o hélio e se tornam um gigante vermelho. Embora a transição do sol para um gigante vermelho seja uma notícia triste para a Terra, os planetas gelados nas regiões mais distantes do nosso sistema solar se aquecerão pelo calor do sol pela primeira vez.
O sol tem crescido lenta, mas constantemente, mais brilhante e mais quente ao longo de sua vida. Quando o sol se tornar um gigante vermelho em cerca de 4 bilhões de anos, nosso familiar sol amarelo ficará vermelho vívido, pois emite principalmente a energia de menor frequência da luz vermelha infravermelha e visível. Ele ficará milhares de vezes mais brilhante e ainda terá uma temperatura de superfície mais baixa, e sua atmosfera se expandirá, engolindo lentamente Mercúrio, Vênus e possivelmente até a Terra.
Enquanto a atmosfera do Sol está prevista para atingir a órbita terrestre de 1 UA, os gigantes vermelhos tendem a perder muita massa, e essa onda de gases expelidos pode empurrar a Terra para fora do alcance. Mas, quer a Terra seja consumida ou apenas chamuscada, toda a vida na Terra terá passado para o esquecimento.
No entanto, as condições que tornam a vida possível podem aparecer em outras partes do sistema solar, de acordo com um artigo publicado na revista Astrobiology por S. Alan Stern, diretor do Departamento de Estudos Espaciais do Southwest Research Institute em Boulder, Colorado. Ele diz que planetas localizados de 10 a 50 UA estarão na zona habitável do sol gigante vermelho. A zona habitável de um sistema solar é a região onde a água pode permanecer em estado líquido.
A zona habitável mudará gradualmente pela região de 10 a 50 UA, à medida que o sol cresce mais e mais, evoluindo através de sua fase gigante vermelha. Saturno, Urano, Netuno e Plutão ficam dentro de 10 a 50 UA, assim como suas luas geladas e os Objetos do Cinturão de Kuiper. Mas nem todos esses mundos terão chances iguais na vida.
As perspectivas de habitabilidade nos planetas gasosos Saturno, Netuno e Urano podem não ser muito afetadas pela transição do gigante vermelho. Os astrônomos descobriram planetas gasosos que orbitam muito perto de sua estrela-mãe em outros sistemas solares, e esses "Júpiteres quentes" parecem se apegar às suas atmosferas gasosas, apesar da proximidade com a radiação intensa. A vida como a conhecemos provavelmente não aparecerá em planetas gasosos.
Stern acha que a lua de Netuno, Tritão, Plutão e sua lua, Caronte, e os objetos do cinturão de Kuiper terão as melhores chances de vida. Esses corpos são ricos em produtos químicos orgânicos e o calor do sol gigante vermelho derreterá suas superfícies geladas nos oceanos.
"Quando o sol é um gigante vermelho, os mundos de gelo do nosso sistema solar derreterão e se tornarão oásis oceânicos por dezenas a várias centenas de milhões de anos", diz Stern. “Nosso sistema solar, então, abrigará não um mundo com oceanos de superfície, como acontece agora, mas centenas, para todas as luas geladas dos planetas gigantes, e os planetas anões gelados do Cinturão de Kuiper também terão oceanos. Como a temperatura em Plutão não será muito diferente da temperatura de Miami Beach agora, eu gosto de chamar esses mundos de 'quentes', em analogia à infinidade de Júpiteres quentes encontrados orbitando estrelas do sol nos últimos anos. ”
A influência do sol não é a história toda, no entanto - as características de um corpo planetário contribuem bastante para determinar a habitabilidade. Tais características incluem a atividade interna de um planeta, a refletividade ou "albedo" de um planeta e a espessura e composição da atmosfera. Mesmo se um planeta tiver todos os elementos que favorecem a habitabilidade, a vida não aparecerá necessariamente.
"Não sabemos o que é necessário para começar a vida", diz Don Brownlee, astrônomo da Universidade de Washington em Seattle e co-autor do livro "A vida e a morte do planeta Terra". Brownlee diz que se interiores úmidos e materiais orgânicos são tudo o que é necessário, então Plutão, Tritão e os Objetos do Cinturão de Kuiper podem abrigar vida.
“Como uma palavra de cautela, no entanto, os interiores dos asteróides que produziram meteoritos de condritos carbonáceos ficaram quentes e úmidos por talvez milhões de anos na história inicial do sistema solar”, diz Brownlee. "Esses corpos são extremamente ricos em água e materiais orgânicos, e, no entanto, não há evidências convincentes de que algum meteorito asteróide tenha alguma coisa viva".
A órbita de um corpo planetário também afetará suas chances de vida. Plutão, por exemplo, não tem uma órbita agradável e regular como a Terra. A órbita de Plutão é comparativamente excêntrica, variando em distância do sol. De janeiro de 1979 a fevereiro de 1999, Plutão estava mais perto do Sol que Netuno e, em cem anos, estará quase duas vezes mais distante que Netuno. Esse tipo de órbita fará com que Plutão sofra um aquecimento extremo alternado com um resfriamento extremo.
A órbita de Tritão também é peculiar. Tritão é a única lua grande a orbitar para trás, ou "retrógrada". Triton pode ter essa órbita incomum porque se formou como um objeto do cinturão de Kuiper e depois foi capturado pela gravidade de Netuno. É uma aliança instável, já que a órbita retrógrada cria interações de maré com Netuno. Os cientistas prevêem que um dia Triton irá colidir com Netuno, ou se partirá em pedacinhos e formará um anel ao redor do planeta.
"A escala de tempo para a decadência da maré da órbita de Tritão é incerta, então pode estar por aí ou já pode ter caído quando o sol se tornar gigante vermelho", diz Stern. "Se Triton estiver por perto, provavelmente acabará parecendo o mesmo tipo de mundo oceânico rico em orgânicos que Plutão".
O sol queimará como um gigante vermelho por cerca de 250 milhões de anos, mas será que há tempo suficiente para a vida se firmar? Durante a maior parte da vida do gigante vermelho, o sol será apenas 30 vezes mais brilhante que o seu estado atual. No final da fase gigante vermelha, o sol ficará mais de 1.000 vezes mais brilhante e, ocasionalmente, libera pulsos de energia que atingem 6.000 vezes o brilho atual. Mas esse período de brilho intenso durará alguns milhões de anos, ou dezenas de milhões de anos, no máximo.
A brevidade das fases mais brilhantes do gigante vermelho sugere a Brownlee que Plutão não tem muitas promessas para a vida. Por causa da órbita média de Plutão de 40 UA, o sol teria que ser 1.600 vezes mais brilhante para Plutão obter a mesma radiação solar que atualmente recebemos na Terra.
"O sol atingirá esse brilho, mas apenas por um período muito breve - apenas um milhão de anos ou mais", diz Brownlee. "A superfície e a atmosfera de Plutão serão" melhoradas "do nosso ponto de vista, mas não será um bom lugar por um período significativo de tempo".
Após a fase gigante vermelha, o sol ficará mais fraco e encolherá até o tamanho da Terra, tornando-se uma anã branca. Os planetas distantes que se deliciavam com a luz do gigante vermelho se tornarão mundos de gelo congelado mais uma vez.
Portanto, se a vida aparecer em um sistema gigante vermelho, será necessário um início rápido. Pensa-se que a vida na Terra se originou 3,8 bilhões de anos atrás, cerca de 800 milhões de anos após o nascimento do nosso planeta. Mas isso é provavelmente porque os planetas do sistema solar interno experimentaram 800 milhões de anos de bombardeio pesado de asteróides. Mesmo que a vida tivesse começado imediatamente, a chuva inicial de asteróides limparia a Terra dessa vida.
Brownlee diz que uma nova era de bombardeio poderia começar para os planetas exteriores, porque o sol gigante vermelho poderia perturbar o vasto número de cometas no Cinturão de Kuiper.
"Quando o sol gigante vermelho é mil vezes mais brilhante, perde quase metade de sua massa no espaço", diz Brownlee. “Isso faz com que os corpos em órbita se movam para fora. A perda de gás e outros efeitos podem desestabilizar o Cinturão de Kuiper e criar outro período de bombardeio interessante. ”
Mas Stern diz que os planetas habitáveis por um sol gigante vermelho não serão bombardeados tão frequentemente quanto a Terra primitiva, porque o antigo cinturão de asteróides tinha muito mais material do que o cinturão de Kuiper hoje.
Além disso, os planetas externos não experimentam os mesmos níveis de ultravioleta (UV) que a Terra teve de suportar, uma vez que gigantes vermelhos têm uma radiação UV muito baixa. A maior intensidade de UV de uma estrela da sequência principal pode ser prejudicial às delicadas proteínas e filamentos de RNA necessários para a origem da vida. A vida na Terra só poderia se originar debaixo d'água, em profundidades protegidas dessa intensidade de luz. A vida na Terra está, portanto, inextricavelmente ligada à água líquida. Mas quem sabe que tipo de vida pode se originar em planetas que não precisam de proteção UV?
Stern acha que devemos procurar evidências de vida em mundos semelhantes a Plutão que orbitam gigantes vermelhos hoje. Atualmente, conhecemos 100 milhões de estrelas do tipo solar na Via Láctea que queimam como gigantes vermelhos, e Stern diz que todos esses sistemas poderiam ter planetas habitáveis dentro de 10 a 50 UA. "Seria um bom teste do tempo necessário para criar vida em mundos quentes e ricos em água", diz ele.
"A idéia de corpos distantes ricos em orgânicos sendo cozidos por uma estrela gigante vermelha é intrigante e pode fornecer habitats muito interessantes, se de curta duração, para toda a vida", acrescenta Brownlee. "Mas estou feliz que nosso sol tenha uma boa margem de tempo."
Qual é o próximo
Embora muito do que sabemos sobre o sistema solar externo se baseie em medições distantes feitas a partir de telescópios terrestres, em 2 de janeiro de 2004, os cientistas tiveram um vislumbre de perto de um Objeto do Cinturão de Kuiper. A sonda Stardust passou a 136 quilômetros do cometa Wild2, uma enorme bola de neve que passou a maior parte de sua vida útil de 4,6 bilhões de anos orbitando no Cinturão de Kuiper. Agora o Wild2 orbita principalmente dentro da órbita de Júpiter. Brownlee, que é o pesquisador principal da missão Stardust, diz que as imagens da Stardust mostram detalhes fantásticos da superfície de um corpo moldado tanto pela sua história antiga quanto recente. As imagens da Stardust mostram jatos de gás e poeira disparando do cometa, já que o Wild2 se desintegra rapidamente no forte calor solar do sistema solar interno.
Para saber mais sobre o sistema solar externo, precisamos enviar uma espaçonave para investigar. Em 2001, a NASA selecionou a missão New Horizons para esse fim.
Stern, que é o pesquisador principal da missão New Horizons, relata que a montagem da espaçonave está programada para começar neste verão. A sonda deve ser lançada em janeiro de 2006 e chegar a Plutão no verão de 2015.
A missão New Horizons permitirá aos cientistas estudar a geologia de Plutão e Caronte, mapear suas superfícies e medir suas temperaturas. A atmosfera de Plutão também será estudada em detalhes. Além disso, a sonda visitará os corpos gelados no Cinturão de Kuiper para fazer medições semelhantes.
Fonte original: Revista Astrobiology
